Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прокатно-прессово-волочильное производство. Учебное пособие.pdf
2. Прессовое производство
р
Напряжение прессования σпр подсчитывается как отношение усилия
прессования
Р к площади поперечного сечения распрессованного слитка:
Р
F
.
ас
σ=
пр
Задачи
1. Рассчитать значение коэффициента вытяжки при прессовании прутка,
сечение которого показано на рис. 2.12, из контейнера с диаметром втулки
D
= 150 мм, 180 мм, 200 мм. В случае прессования полых профилей размеры
к
сечения иглы принять равными размерам полости прессуемого профиля.
2. Определить значения коэффициента вытяжки при прессовании
сплошных профилей сечением, показанным на рис. 2.12, если размеры исходной заготовки
ставляет
К
= 1,05.
р
D
= 180×500 мм, а коэффициент распрессовки со-
0×L0
3. Определить значение коэффициента вытяжки при прессовании на
неподвижной игле полых профилей сечением, показанным на рис. 2.12,
если диаметр втулки контейнера
заготовки
D
в.н
0
×d
×L0 = 205×25×600 мм.
в.н
0
D
= 215 мм, а размеры исходной полой
к
4. Определить значение коэффициента вытяжки при прессовании из
контейнера с диаметром
D
= 190 мм через четырехканальную матрицу:
к
а) прутков диаметром 15 мм;
б) профиля сечением, показанным на рис. 2.13.
5. Подобрать соответствующий максимальному значению коэффи-
циента вытяжки
λ = 90, 70, 50 диаметр контейнера, используемый при
прессовании профилей, сечение которых показано на рис. 2.12.
6. Чему равен диаметр втулки контейнера при прессовании сплош-
ных профилей сечением, показанным на рис. 2.12:
а) степень деформации
б) интегральный показатель деформации
ε при прессовании составляет 75; 85; 90 %;
i при прессовании состав-
ляет 3,2; 3,6; 3,9?
7. Как изменится скорость истечения прессуемого сплошного профиля сечением, показанным на рис. 2.12, если при фиксированном диаметре втулки контейнера
D
= 180 мм скорость прессования:
к
а) увеличить в 1,3 раза;
б) уменьшить на 15 %?
8. Рассчитать максимальное и минимальное значения диаметра втулки контейнера, используемой для получения одноканальным прессованием
профилей сечением, показанным на рис. 2.14, если интервал допустимых
коэффициентов вытяжки для прессуемого сплава составляет: а) λ
б) λ
= 35÷55; в) λ
доп
= 30÷65.
доп
= 25÷35;
доп
51
Прокатно-прессово-волочильное производство
52
Рис. 2.12. Профили, получаемые прессованием
2. Прессовое производство
Рис. 2.12. Окончание
Рис. 2.13. Профиль сечением – уголок
размерами: a = 3 – 8 мм; m = 30 – 50 мм
53
Прокатно-прессово-волочильное производство
54
Рис. 2.14. Виды прессованных профилей простого сечения
2. Прессовое производство
9. Рассчитать значения диаметра втулки контейнера, используемой для
получения многоканальным прессованием профиля сечением, показанным на
рис. 2.13, если рекомендуемая величина коэффициента вытяжки прессуемого
сплава составляет λ = 45, число каналов в матрице равняется: а)
n = 3; б) n = 6.
10. Определить максимальную кратность получаемых из одного
слитка пресс-изделий сечением, показанным на рис. 2.14, и сдаточной длиной
l
= 3 000 мм (6 000 мм), если размеры исходного слитка D
пи
= 180
×420 мм, диаметр втулки контейнера D
Δl = 15 мм, параметр l
= 190 мм, припуск на длину
к
= 400 мм, число каналов в матрице n = 1.
ко
=
0×L0
11. Определить размеры заготовки для одноканального прессования
профиля сечением, показанном на рис. 2.14, если допустимая вытяжка
прессуемого сплава составляет λ
l
= 6 000 мм, припуск на длину Δl = 15 мм, кратность пресс-изделий
пи
в прессовке
m = 4, параметр l
= 350 мм.
ко
= 50, сдаточная длина пресс-изделия
доп
12. Определить размеры полой заготовки для одноканального прессования на подвижной игле трубы наружным диаметром 50 мм, толщиной стенки
2,5 мм и сдаточной длиной 3 000 мм, если допустимая вытяжка прессуемого
сплава составляет λ
изделий в прессовке
= 40, припуск на длину Δl = 10 мм, кратность пресс-
доп
m = 6, параметр l
= 500 мм. Диаметр полости в исходной
ко
заготовке превышает внутренний диаметр получаемой трубы на 10 мм.
13. Найти значения технологических показателей, характеризующих
процесс прессования профиля сечением, показанным на рис. 2.14, если:
а) размеры заготовки
металла
б) размеры заготовки
металла
14. Найти составляющую
ρ
= 2,7 г/см3, суммарная сдаточная длина профиля Lсд = 24 м;
Me
ρ
= 8,9 г/см3, суммарная сдаточная длина профиля Lсд = 18 м.
Me
L
0×D0
L
0×D0
= 400×160 мм, плотность прессуемого
= 500×160 мм, плотность прессуемого
R
полного усилия прямого прессования,
м
необходимую для осуществления основной деформации, при получении
профиля, сечение которого показано на рисунке 2.14. Диаметр контейнера
D
= 180 мм. Среднее по очагу деформации сопротивление деформации
к
металла
σ
= 35 МПа. Угол образующей канала конусной матрицы α = 60°.
S
Как изменится величина этой составляющей при переходе от использования конусной матрицы к плоской (
15. Определить составляющую
α = 90°)?
Т
полного усилия прессования, затрачи-
п
ваемую на преодоление сил трения на калибрующем пояске матрицы при
прессовании профиля, сечение которого показано на рис. 2.14. Длина калибрующего пояска матрицы
ление деформации металла
метр втулки контейнера
а) уменьшить длину калибрующего пояска до
l
= 7 мм. Среднее по очагу деформации сопротив-
п
σ
= 45 МПа, коэффициент трения fп = 0,6. Диа-
S
D
= 190 мм. Как изменится эта составляющая, если:
к
l
= 5 мм;
п
55
Прокатно-прессово-волочильное производство
б) увеличить диаметр втулки контейнера до Dк = 215 мм;
в) увеличить длину исходного слитка в 1,3 раза?
16. Найти составляющую
через плоскую матрицу (
α = 90°), затрачиваемую на преодоление трения
заготовки о стенки контейнера при прессовании прутка
готовки размерами
D
= 190 мм. Среднее по очагу деформации сопротивление деформации
к
металла
σ
= 40 МПа, коэффициент трения fк = 0,6. Как изменится эта
S
D
= 180×500 мм. Диаметр втулки контейнера
0×L0
Т
полного усилия прямого прессования
кр
d
= 40 мм из за-
изд
составляющая, если:
а) увеличить длину слитка до
б) перейти от плоской к конусной матрице с углом образующей
L
= 600 мм;
0
α = 60°;
в) изменить условия трения на контакте, уменьшив коэффициент
трения до
f
= 0,3?
к
17. Определить составляющую
Т
полного усилия прессования, за-
м
трачиваемую для преодоления сил трения, возникающих на боковой поверхности конусной матрицы (
40
×3 мм. Диаметр втулки контейнера D
мации металла
σ
= 35 МПа, коэффициент трения fм = 0,35.
S
18. Найти составляющие
вании круглого прутка диаметром
D
= 220 мм. Среднее по очагу деформации сопротивление деформации
к
металла
f
= 0,5, длина калибрующего пояска матрицы lп = 6 мм. Матрица плоская.
п
σ
= 30 МПа, коэффициент трения на калибрующем пояске
S
α = 60°), при прессовании трубы сечением
= 215 мм, сопротивление дефор-
к
R
и Тп при многоканальном (n = 2) прессо-
м
d
= 20 мм. Диаметр втулки контейнера
изд
Контрольные вопросы и задания
1. Что при прессовании называют условной степенью деформации?
2. Как определяют при прессовании круглого прутка коэффициент
вытяжки?
3. Как определяют при прессовании площадь поперечного сечения
распрессованной заготовки?
4. Как определяют при прессовании площадь поперечного сечения
пресс-изделия, имеющего сложный профиль?
5. Сформулируйте условие постоянства секундных объемов при
прессовании.
6. Как определяют при прессовании интегральный
формации?
7. Как определяют при прессовании степень деформации (относи-
тельное обжатие)?
8. Как определяют при прессовании круглых труб на игле коэффициент вытяжки?
показатель де-
56
2. Прессовое производство
9. Чему равна площадь поперечного сечения распрессованной заготовки в случае использования сплошного слитка?
10. Что называют коэффициентом распрессовки?
11. Чем определяется при прессовании внутренний диаметр трубы?
12. Чем определяется при прессовании наружный диаметр трубы?
13. Какие ограничения существуют при определении размеров слитка под прессование?
14. Как определяют длину слитка?
15. Как определяют
высоту пресс-остатка при прямом процессе
прессования?
16. Как определяют высоту пресс-остатка при обратном процессе
прессования?
17. Как определяют коэффициент распрессовки?
18. Каков порядок расчета размеров заготовки для прессования?
19. Как определяют массу заготовки?
20. Как определяют массу погонного метра прессуемого профиля?
21. Как определяют массу годного от одной прессовки?
22. Как определяют
массу геометрических и технологических отходов?
23. Как определяют выход годного?
24. Как определяют запуск металла на 1 т годного?
25. Какие составляющие входят в формулу для определения в общем
случае полного усилия прессования?
26. Какая составляющая добавляется в формулу для определения
общего усилия прессования при прессовании трубы на неподвижной игле?
27. Какая составляющая в
формуле для определения общего усилия
прессования принимается равной 0 при обратном прессовании?
28. Какая составляющая в формуле для определения общего усилия
прессования берется со знаком «–» при прессовании с активными силами
трения?
29. Как определяется полное усилие при прессовании круглого прутка,
прессуемого через один канал?
30. Как определяется полное усилие при прессовании прутка, прессуемого в несколько каналов, или сложного профиля?
31. Как определяется полное усилие при прессовании круглой трубы,
получаемой с помощью иглы на пресс-штемпеле?
32. Как определяется полное усилие при прессовании круглой трубы,
получаемой через язычковую матрицу?
33. Как определяется дополнительная деформация, учитываемая при
прессовании сплошного некруглого профиля?
34. Как определяется дополнительная деформация, учитываемая
многоканальном прессовании
n круглых прутков?
при
35. Как определяется высота упругой зоны?
57
Прокатно-прессово-волочильное производство
3. ВОЛОЧИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
3.1. Сущность и виды волочения
Подобно прокатке и прессованию волочение также является спосо-
бом получения длинномерных металлоизделий.
Волочение – это процесс обработки металлов давлением, заключаю-
щийся в протягивании заготовки постоянного поперечного сечения через
плавно сужающийся канал волоки (рис. 3.1).
Сила
введенному в волоку, называется
через волоку, деформируется, принимая форму и размеры наименьшего
сечения канала. Перед волочением передний конец заготовки заостряют,
чтобы он мог свободно проходить через канал волоки и частично выходить
из него для обеспечения захвата тянущего устройства. При волочении
площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, а длина увеличивается пропорционально уменьшению поперечного
прутков, проволоки, профилей сплошного сечения и труб без утонения
стенки форма и размеры сечения изделия определяются только конфигурацией
и размерами выходного сечения канала волоки. При волочении труб с утонением стенки металл
и
оправкой 2 (рис. 3.2). Оправки могут иметь различную конструкцию.
Р
, прикладываемая к переднему заостренному концу заготовки,
в
силой волочения. Заготовка, протягиваясь
сечения. При волочении
3 деформируется в кольцевом зазоре между волокой 1
Рис. 3.1. Схема процесса волочения Рис. 3.2. Схема волочения трубы
с оправкой: 1 – волока; 2 – оправка;
3 – заготовка; Р
– сила волочения
в
Для уменьшения трения, возникающего при взаимодействии поверхностей заготовки и канала волоки, используют смазку. Введенная в канал
58
3. Волочильное производство
волоки смазка снижает усилие волочения, улучшает качество поверхности
протягиваемого металла, уменьшает износ канала и позволяет повысить
степень деформации заготовки за один переход.
Чаще всего волочение ведут без нагрева заготовки, а выделяющееся
при трении и деформации тепло рассеивается в окружающей среде или отводится специально подводимыми жидкостями. В ряде случаев для повы
-
шения пластичности и снижения сопротивления деформации металлов при
волочении используют разные способы предварительного нагрева заготовок. Иногда заготовку перед волочением охлаждают до отрицательных
температур. Это позволяет, например, повышать прочность проволоки из
сталей аустенитного класса.
Основные особенности волочения:
● уменьшение линейных размеров сечения протягиваемого металла
происходит одновременно по всем направлениям;
● возможность получения сплошных и полых профилей, конфигура-
ция сечения которых не изменяется по длине профиля;
● максимально допустимое напряжение растяжения, которое возни-
кает в поперечном сечении протягиваемого металла у выхода из деформационной зоны, определяет предельную величину деформации за один переход волочения.
3.2. Показатели деформации при волочении.
Основы составления маршрута волочения проволоки.
Получение проволоки
с заданными механическими свойствами
Ряд последовательных ступеней изменения размеров поперечного
сечения проволоки, прутков, труб при их протягивании через несколько
волок называется переходами или
Расчет маршрутов волочения является наиболее ответственной частью разработки технологического процесса изготовления тянутых изделий. При этом должны быть максимально использованы пластические
свойства материала: металла или сплава – и технические характеристики
стана (скорость, мощность).
Исходными данными для такого расчета служат: допустимое обжатие
ε (вытяжка μ), диаметр заготовки или готового изделия, а также допус-
тимая сила волочения на стане (по паспортным данным).
При волочении различают
переход),
ε
(среднее обжатие за один переход), общее суммарное ε
ср
маршрутами волочения.
единичное обжатие ε
ед
(обжатие за один
сум
59
Прокатно-прессово-волочильное производство
λ
λ
λ
−
(обжатие за несколько переходов) и максимальное суммарное εΣ (обжатие
между отжигами).
Единичное обжатие рассчитывают по формуле
FF D D
−−
ε= ⋅ = ⋅
ед
а
общее суммарное обжатие за несколько переходов
ε= ⋅ = ⋅
сум
где
n – номер перехода.
0 к 0 к
F
FF D D
00
F
100 % 100 %,
0
−−
nn
100 % 100 %,
0
22
2
D
0
22
2
D
0
Значения единичного обжатия за переход и максимального суммарного обжатия между отжигами при волочении проволоки из цветных металлов представлены в табл. 3.1.
Соответственно единичный коэффициент вытяжки
D
2
2
к
FD
λ= =
00
F
к
и общий суммарный коэффициент вытяжки за несколько переходов
D
2
.
2
n
FD
λ= =
сум
00
F
n
Кроме того, общий суммарный коэффициент вытяжки будет равен
λ
= λ1 ⋅ λ2 ⋅ λ3 ⋅…⋅ λ
сум
n,
а после логарифмирования интегральная деформация удлинения
i = lnλ
= lnλ1 + lnλ2 + lnλ3 + ... + lnλn.
сум
Средней коэффициент вытяжки за один переход определяется как
λ=λ
n
ср сум
;
число переходов
ln
сум
ср
.
n
=
ln
Между обжатием и коэффициентом вытяжки существует связь, позволяющая переходить от одной характеристики к другой:
11
1 100 %,
ε= − = ⋅
−
λλ
или
100
λ=
100
60
.
ε